JP2002134593A

JP2002134593A - 半導体ウェーハの支持構造

Info

Publication number: JP2002134593A
Application number: JP2000319455A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Shiraki; 弘幸白木; Takaaki Shiota; 孝明塩多; Yoshihisa Nonogaki; 嘉久野々垣; Yoshinobu Nakada; 嘉信中田
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2002-05-10

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウェーハの支持を原因としたウェーハ
へのスリップ転位の発生を防ぐ半導体ウェーハの支持構
造を提供する。【解決手段】シリコンウェーハＷをウェーハホルダ１
３のウェーハ載置部１３ｂに載置して急速加熱装置１０
で熱処理する。仮に炉熱でウェーハＷに反りが生じて
も、ウェーハ載置部１３ｂの内周縁の上側角部Ｓがテー
パ面１３ｃで、テーパ面１３ｃの内，外縁部分が面取り
されているので、上側角部Ｓと接するウェーハ外周部の
一部分へのウェーハ重量の集中が緩和される。この結
果、従来に比べてウェーハＷの内部応力が臨界せん断応
力を越えにくくなる。よって、シリコンウェーハＷの支
持を原因としたスリップ転位の発生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体ウェーハの
支持構造、詳しくはウェーハ支持部による支持を原因と
した半導体ウェーハのスリップ転位の発生を防ぐ半導体
ウェーハの支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウェーハを急速加熱した後に急
速冷却する熱処理装置として、ハロゲンランプを熱源と
した急速加熱装置（ＲＴＡ）が知られている。急速加熱
装置の炉内には、熱処理中におけるシリコンウェーハの
姿勢を水平に保つために、例えば図３（ａ）に示すよう
にシリコンウェーハＷの外周部だけを支持する、平面視
して環状のウェーハホルダ１００が搭載されている。こ
のウェーハホルダ１００は、断面が略下向きコの字形を
した環状のホルダ本体１０１と、このホルダ本体１０１
の内周縁の下側角部からホルダ中心部へ向かって突出し
た環状のウェーハ載置部（ウェーハ支持部）１０２とか
ら構成されている。これらのホルダ本体１０１とウェー
ハ載置部１０２とは炭化ケイ素によって一体形成されて
いる。従来、ウェーハホルダ１００は、シリコンウェー
ハＷの外周部と接触する、ウェーハ載置部１０２の内周
縁の上側角部Ｓが略直角に形成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のウェ
ーハホルダ１００にあっては、シリコンウェーハＷを図
示しない急速加熱装置のウェーハ載置部１０２上に載置
し、１２００℃以上の炉内温度で急速加熱すると、高い
熱によってシリコンウェーハＷが若干やわらかくなり、
ウェーハの自重が作用して、ウェーハ中央部が下がりウ
ェーハ外周部が上がって、断面が上向きの円弧形状をし
たワープ（反り）が発生していた（図３（ｂ）参照）。
その結果、ウェーハ外周部の裏面に、シリコンウェーハ
Ｗの支持による、平面視して略環状の転位が発生してい
た。具体的には、このように上方へ反ったウェーハ外周
部と接触するウェーハ載置部１０２の上側角部Ｓが略直
角にカットされていたので、上側角部Ｓと接するシリコ
ンウェーハＷの外周部の一部分に、ウェーハＷの重量が
集中していた。そのため、ウェーハの内部応力が臨界せ
ん断応力を超えてしまい、このウェーハＷの重量集中部
分に、スリップ転位が発生していた。

【０００４】そこで、発明者は、長期にわたる鋭意研究
の結果、ウェーハ支持部の内周側の上側角部の外周面を
テーパ面とし、さらにテーパ面の縁部分にそれぞれ面取
り加工を施せば、従来は略直角だったこの上側角部と接
触する半導体ウェーハの部分へのウェーハ重量の集中が
緩和され、これによってウェーハの内部応力が臨界せん
断応力を超えなくなり、その結果、ウェーハ支持部によ
る半導体ウェーハの支持を原因としたウェーハへのスリ
ップ転位の発生を防ぐことができることを知見し、この
発明を完成させた。

【０００５】

【発明の目的】そこで、この発明は、半導体ウェーハの
支持を原因としたウェーハへのスリップ転位の発生を防
止することができる半導体ウェーハの支持構造を提供す
ることを、その目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、半導体ウェーハを加熱する熱処理装置に設けられた
環状のウェーハ支持部により、半導体ウェーハの外周部
を下方から支持する半導体ウェーハの支持構造におい
て、上記半導体ウェーハの外周部と接触する、上記ウェ
ーハ支持部の内周側の上側角部の外周面がテーパ面で、
このテーパ面の縁部分が面取りされている半導体ウェー
ハの支持構造である。半導体ウェーハの種類は限定され
ない。例えば、シリコンウェーハでもよいし、ガリウム
砒素ウェーハでもよい。熱処理装置の種類は限定されな
い。例えば、半導体ウェーハを急速加熱した後に急速冷
却する、ハロゲンランプを熱源とした急速加熱装置など
を使用することができる。そのほかにも、半導体ウェー
ハに酸化膜，窒化膜などを堆積する枚葉ＣＶＤ装置など
を使用することができる。

【０００７】ウェーハ支持部の断面形状は、半導体ウェ
ーハの外周部を下方から支持することができれば限定さ
れない。このウェーハ支持部の平面視した形状は、完全
な環状でなくてもよい。例えば、このウェーハ支持部の
周方向の一部分に、ウェーハ支持部の内周面と外周面と
を貫通する切欠部を設けてもよい。ウェーハ支持部の素
材は限定されない。例えば、シリコンでもよいし、炭化
ケイ素でもよいし、石英でもよい。また、上記テーパ面
の傾斜角度は任意である。例えば請求項２の０．５〜５
度が挙げられる。テーパ面の、ウェーハ支持部の半径方
向へ向かう長さも限定されない。例えば、請求項３の
０．１〜１ｃｍなどが挙げられる。面取りが施されるの
は、テーパ面の、内側の縁部分だけでもよいし、外側の
縁部分だけでもよい。また、その両方でもよい。

【０００８】請求項２に記載の発明は、上記テーパ面の
傾斜角度が０．５〜５度である請求項１に記載の半導体
ウェーハの支持構造である。０．５度未満では、高温熱
処理中に生じるウェーハのワープによる支持部への自重
集中を緩和できず、スリップが発生する。また、５度を
超えると高温時におけるウェーハをテーパ面で支持する
ことができず、ウェーハ接触部への自重集中が生じスリ
ップが発生する。

【０００９】請求項３に記載の発明は、上記テーパ面
の、上記ウェーハ支持部の半径方向へ向かう長さが０．
１〜１ｃｍである請求項１または請求項２に記載の半導
体ウェーハの支持構造である。０．１ｃｍ未満では、ウ
ェーハ支持面積が小さくなるために十分な応力緩和がで
きず、スリップの発生を招く。また、１ｃｍを超える
と、ウェーハ周辺部への十分なガス供給が妨げられた
り、赤外光に対する大きな影を形成してしまうという不
都合が生じる。

【００１０】

【作用】この発明によれば、半導体ウェーハをウェーハ
支持部に載置してこれを熱処理装置の炉内で熱処理す
る。この際、仮に、炉内の熱で半導体ウェーハが若干や
わらかくなって反りが発生しても、半導体ウェーハと接
触するウェーハ支持部の内周縁の上側角部がテーパ面
で、かつこのテーパ面の縁部分に面取りが施されている
ので、この上側角部と接触する半導体ウェーハの外周部
へのウェーハ重量の集中が緩和される。その結果、従来
のように半導体ウェーハの内部応力は臨界せん断応力を
越えることがなくなり、よって半導体ウェーハの支持を
原因としたスリップ転位の発生を防ぐことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例に係る半
導体ウェーハの支持構造を説明する。なお、ここではハ
ロゲンランプを熱源とした急速加熱装置に配備されたシ
リコンウェーハの支持構造を例とする。図１は、この発
明の一実施例に係る半導体ウェーハの支持構造が搭載さ
れた熱処理装置を模式化した縦断面図である。図２
（ａ）は、この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの
支持構造の使用状態における要部拡大縦断面図である。
図２（ｂ）は図２（ａ）の一部拡大図である。

【００１２】図１において、１０はシリコンウェーハＷ
の急速加熱装置である。この急速加熱装置１０は、装置
本体である加熱炉１１と、その炉内上面と炉内下面にそ
れぞれ対配置されたハロゲンランプ１２，１２と、これ
らのハロゲンランプ１２，１２の間に配置されて、シリ
コンウェーハＷを水平状態で支持する平面視して環状の
ウェーハホルダ１３とを備えている。図２（ａ）に示す
ように、ウェーハホルダ１３は、断面が略下向きコの字
形をした環状のホルダ本体１３ａと、このホルダ本体１
３ａの内周縁の下側角部からホルダ中心側へ向かって突
出した、環状のウェーハ載置部（ウェーハ支持部）１３
ｂとを有している。これらのホルダ本体１３ａとウェー
ハ載置部１３ｂとは、シリコンによって一体的に形成さ
れている。ウェーハ載置部１３ｂの、その半径方向へ向
かう長さは０．５ｃｍ、またその最大厚さは１ｍｍであ
る。

【００１３】また、図２（ｂ）に示すように、シリコン
ウェーハＷの外周部と接触する、ウェーハ載置部１３ｂ
の内周側の上側角部Ｓの外周面は、傾斜角度θが２度の
テーパ面１３ｃとなっている。すなわち、ウェーハ載置
部１３ｂの内周縁部は、先端へ向かうにつれて徐々に先
細り化している。さらに、テーパ面１３ａの内周縁部分
と外周縁部分とには、それぞれ面取りが施されている。
面取りによって両周縁部分の鋭利さがなくなり、丸みが
付与されることになる。さらに、このテーパ面１３ａ
の、ウェーハ載置部１３ｂの半径方向へ向かう長さｄは
０．３ｃｍとなっている。

【００１４】次に、この急速加熱装置１０を用いて、シ
リコンウェーハＷを急速加熱した後に急速冷却するウェ
ーハの熱処理方法を説明する。図１に示すように、シリ
コンウェーハＷを、急速加熱装置１０の加熱炉に配備さ
れたウェーハホルダ１３に装着する。具体的には、シリ
コンウェーハＷの外周部をウェーハ載置部１３ｂの上面
に載置する。これにより、シリコンウェーハＷが炉内の
中央部に水平状態で支持される。次いで、この炉内に上
下配置されたハロゲンランプ１２，１２をそれぞれ点灯
し、１２００℃の熱によりシリコンウェーハＷを表裏両
側から急速加熱する。すると、この熱でシリコンウェー
ハＷが若干やわらかくなり、シリコンウェーハＷの自重
の作用で、ウェーハ中央部が下がりウェーハ外周部が上
がって、断面が上向き円弧形状の反りが発生してしまう
（図２（ｂ）参照）。

【００１５】しかしながら、この反りが発生しても、シ
リコンウェーハＷと接触するウェーハ載置部１３ｂの上
側角部Ｓの外周面がテーパ面１３ｃであり、しかもこの
テーパ面１３ｃの内縁部分と外縁部分とがそれぞれ面取
りされているので、この上側角部Ｓと接触するシリコン
ウェーハＷの外周部へのウェーハ重量の集中が緩和され
る。これにより、従来のように、シリコンウェーハＷの
内部応力が臨界せん断応力を越えることがなくなる。そ
の結果、シリコンウェーハＷの支持を原因としたスリッ
プ転位の発生を防ぐことができる。

【００１６】

【発明の効果】この発明によれば、ウェーハ支持部の内
周側の上側角部を、縁部分が面取りされたテーパ面とし
たので、熱処理時に、仮に半導体ウェーハに反りが発生
したとしても、半導体ウェーハのウェーハ支持部との接
触部分に対する半導体ウェーハの重量の集中が緩和され
る。その結果、半導体ウェーハの支持を原因としたスリ
ップ転位の発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの支
持構造が搭載された熱処理装置を模式化した縦断面図で
ある。

【図２】（ａ）はこの発明の一実施例に係る半導体ウェ
ーハの支持構造の使用状態における要部拡大縦断面図で
ある。（ｂ）は図２（ａ）の一部拡大図である。

【図３】（ａ）は従来手段に係る半導体ウェーハの支持
構造の使用状態における要部拡大縦断面図である。
（ｂ）は図３（ａ）の一部拡大図である。

【符号の説明】

１０急速加熱装置、１３ｂウェーハ載置部、１３ｃテーパ面、Ｓ上側角部、Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野々垣嘉久東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者中田嘉信東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA25 MA26 MA28 MA30 PA30 5F045 AF03 BB13 EK12 EK13 EM02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェーハを加熱する熱処理装置に
設けられた環状のウェーハ支持部により、半導体ウェー
ハの外周部を下方から支持する半導体ウェーハの支持構
造において、上記半導体ウェーハの外周部と接触する、上記ウェーハ
支持部の内周側の上側角部の外周面がテーパ面で、この
テーパ面の縁部分が面取りされている半導体ウェーハの
支持構造。
【請求項２】上記テーパ面の傾斜角度が０．５〜５度
である請求項１に記載の半導体ウェーハの支持構造。
【請求項３】上記テーパ面の、上記ウェーハ支持部の
半径方向へ向かう長さが０．１〜１ｃｍである請求項１
または請求項２に記載の半導体ウェーハの支持構造。